KR20030095107A - 매엽식 스핀 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 매엽식 스핀 장치를 개시한다. 이에 의하면, 스핀 척의 상부면에 웨이퍼를 고정시키기 위한 고정 핀들이 일정 간격을 두고 돌출하여 배치되고, 스핀 척 상에서의 웨이퍼 안착 상태를 센싱하기 위한 센싱부가 스핀 척으로부터 상측으로 일정 거리만큼 이격하여 배치된다. 센싱부로는 영상 입력 장치, 예를 들어 카메라를 이용한 영상 인식 장치가 사용될 수 있으며 웨이퍼의 현재 안착 상태를 셀(Cell) 단위로 촬영하고 영상 처리기법으로 처리하여 웨이퍼의 현재 안착 상태의 영상 데이터를 만든다. 센싱부가 미리 입력된 웨이퍼의 정상 안착 상태의 영상 데이터와 웨이퍼의 현재 안착 상태의 영상 데이터를 비교, 판단하여 웨이퍼의 현재 안착 상태에 대한 이상 유무 신호를 제어부로 전송한다.
따라서, 스핀 척에 웨이퍼가 정상적으로 안착되지 않은 경우, 스핀 척이 회전하지 않기 때문에 웨이퍼가 스핀 척으로부터 이탈하여 파손되는 공정 사고가 방지될 수 있다. 이는 스핀 장치의 가동률을 상승시키고 생산성을 향상시킨다. 또한, 센싱부가 스핀 장치에서 사용되는 여러 가지 유독한 케미컬의 연무(fume)에 의해 쉽게 부식되거나 오염되지 않는다. 그 결과, 센싱부의 센싱 동작이 안정적이며 신뢰성이 있다.

Description

매엽식 스핀 장치{Single type Spinning Apparatus}
본 발명은 매엽식 스핀 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스핀 척(Spin Chuck)에서의 웨이퍼 안착 불량을 정확하게 센싱함으로써 스핀 척의 고속 회전시 웨이퍼가 스핀 척으로부터 이탈하여 파손되는 공정 사고의 발생을 방지하도록 한 매엽식 스핀 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 습식 장치는 크게 여러장의 웨이퍼들을 일괄 처리하는 뱃치(batch) 방식과, 웨이퍼를 1장씩 처리하는 매엽식으로 구분된다. 배치 방식의 습식 장치는 웨이퍼를 대량으로 처리할 수 있기 때문에 생산성이 우수하나, 그 사이즈가 크기 때문에 많은 공간을 차지하고, 스핀 단계에서 공정 불량이 발생하면 1 배치 내의 웨이퍼들 대부분에 불량이 발생할 위험성이 높다.
이에 비하여, 매엽식 습식 장치는 웨이퍼를 1장씩 처리하기 때문에 생산성이 비교적 낮으나, 그 사이즈가 작기 때문에 적은 공간을 차지하고, 스핀 단계에서 공정 불량이 발생하더라도 1장의 웨이퍼에만 불량이 발생한다. 또한, 매엽식 습식 장치는 뱃치식 습식장치에 비하여 공정 신뢰성이 높다. 현재는 이러한 점을 고려하여 뱃치식 습식 장치에 비하여 매엽식 습식 장치가 주로 사용되는 추세에 있다.
상기 매엽식 습식 장치의 대표적인 예가 매엽식 스핀 장치이다. 최근의 매엽식 스핀 장치는 하나의 장치에서 웨이퍼에 감광막을 스핀 코팅하기 위한 코팅 공정, 웨이퍼를 탈이온수(DIW: Deionized Water)로 세정하기 위한 세정 공정, 및 웨이퍼를 화학 약액(Chemical)으로 처리하기 위한 공정을 처리할 수 있도록 구성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 매엽식 스핀 장치(10)에서는 스핀 척(11)의 상부면에 일점쇄선으로 도시된 웨이퍼(1)를 고정시키기 위한 6개의 고정 핀(12)이 일정 간격을 두고 돌출하여 배치된다. 스핀 척(11)의 저부에 스핀 척(11)의 회전축인 스핀들부(13)가 수직으로 연결되고, 회전 구동부(15)가 스핀 척(11)의 고속 회전을 위한 구동력을 스핀들부(13)에 제공하도록 연결되고, 웨이퍼(1)의 안착 상태를 센싱하기 위한 센싱부(17)가 스핀 척(11)으로부터 상측으로 일정 거리만큼 이격하여 배치된다. 또한, 노즐부(도시 안됨)가 웨이퍼(1)로 케미컬이나 탈이온수를 분사시키기 위해 스핀 척(11)으로부터 상측으로 일정 거리를 두고 설치된다. 제어부(19)가 회전 구동부(15), 고정 핀(12) 및 노즐의 동작을 제어한다. 여기서, 스핀 척(11)은 예를 들어 분당 1000~2000회로 고속 회전된다.
또한, 상기 고정 핀(12)은 도 2a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(1)의 외주면에 밀착하는 방향으로 수평 회전함으로써 클로즈(Close) 상태가 되거나, 도 2b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(1)의 외주면으로부터 멀어지는 방향으로 수평 회전함으로써 오픈(Open) 상태가 된다. 웨이퍼 고정 핀(12)이 오픈 상태가 되면, 웨이퍼 이송부, 예를 들어 로봇 암(도시 안됨)이 웨이퍼(1)를 스핀 척(11)에서 외부로 이송하거나 웨이퍼(1)를 외부로부터 스핀 척(11)으로 이송한다. 웨이퍼 고정 핀(12)이 클로즈 상태가 되면, 스핀 척(11)이 고속 회전을 한다. 이때, 웨이퍼(1)가 스핀 척(11)으로부터 이탈하지 않고 스핀 척(11)에 안정적으로 고정된다.
그런데, 종래의 매엽식 스핀 장치에서는 스핀 척(11) 상에 안착된 웨이퍼(1)가 고속 회전되기 전에 센싱부(17)가 웨이퍼(1)의 안착 불량 유무를 센싱한다. 이때, 센싱부(17)가 레이저를 이용한 장치로서 웨이퍼(1)의 상부면을 향해 광선, 예를 들어 레이저 광선을 조사하고 나서 웨이퍼(1)의 상부면으로부터 반사되어 돌아올 때까지의 시간에 해당하는 펄스 신호를 제어부(19)로 전송한다. 제어부(19)가센싱부(17)로부터 전달된 펄스 신호로부터 펄스 수를 카운팅함으로써 웨이퍼(1)의 정상 안착 유무를 결정한다.
그러나, 종래의 매엽식 스핀 장치에서는 센싱부(17)가 레이저 장치로 구성되어 있기 때문에 웨이퍼 처리를 위해 사용하는 여러 가지 유독한 케미컬의 연무(fume)에 의해 부식되거나 오염되기 쉽다. 그 결과, 센싱부(17)의 동작이 안정화하지 못한다. 예를 들어, 웨이퍼(1)의 일측이 고정 핀(12) 상에 걸쳐지는 비정상 안착 상태에도 불구하고 센싱부(17)가 이를 제대로 센싱하지 못하는 경우가 발생하기 쉽다. 또한, 고정 핀(12)의 오동작 및 기타 여러 가지 이유로 인하여 웨이퍼(1)가 스핀 척(11)에 비정상적으로 안착되는 경우, 예를 들어 수평 상태가 아닌 경사진 상태로 안착되는 경우가 발생하면, 웨이퍼(1)가 고정 핀(12)에 안정적으로 고정되지 못한다.
이러함에도 불구하고 센싱부(17)가 웨이퍼(1)의 정상 안착 상태로 센싱하면, 제어부(19)가 회전 구동부(15)를 제어하여 스핀 척(11)을 고속 회전시킨다. 이에 따라, 웨이퍼(1)가 스핀 척(11)으로부터 이탈하여 파손되는 공정 사고가 발생하기 쉽다. 이와 마찬가지로, 센싱부(17)가 설치되지 않은 종래의 매엽식 스핀 장치의 경우에서도 스핀 척에 웨이퍼가 정상 안착되지 않음에도 불구하고 이를 센싱하지 못하고 이러한 상태에서 스핀 척이 회전하면 웨이퍼가 스핀 척으로부터 이탈하여 파손되는 공정 사고가 다발한다.
더욱이, 웨이퍼의 파손이 발생하면, 매엽식 습식 장치의 내부가 웨이퍼 조각으로 오염되므로 이를 제거하기 위해 매엽식 습식 장치의 가동을 중단시키지 않으면 안된다. 이는 매엽식 습식 장치의 가동율 저하를 가져오고 나아가 생산성 저하를 가져온다.
따라서, 본 발명의 목적은 스핀 척의 고속 회전시 웨이퍼의 이탈과 파손을 방지하도록 한 매엽식 스핀 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 스핀 척 상에서의 웨이퍼 안착 불량 유무를 정확하게 센싱함으로써 성능 향상 및 안정화를 이루도록 한 매엽식 스핀 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 가동율을 증가시켜 생산성을 향상시키도록 한 매엽식 스핀 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 매엽식 스핀 장치를 나타낸 개략 구성도.
도 2a는 도 1의 매엽식 스핀 장치에 적용된 고정핀의 클로즈(Close) 상태를 나타낸 요부 확대도.
도 2b는 도 1의 매엽식 스핀 장치에 적용된 고정핀의 오픈(Open) 상태를 나타낸 요부 확대도.
도 3은 본 발명에 의한 매엽식 스핀 장치를 나타낸 개략 구성도.
도 4는 본 발명에 적용된 매엽식 스핀 장치의 동작을 나타낸 플로우차트.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 매엽식 스핀 장치는 웨이퍼를 고정하기 위한 고정 핀들이 돌출하며 상기 웨이퍼를 고속 회전시키기 위한 스핀 척; 상기 스핀 척의 회전을 위해 상기 스핀 척에 수직 연결된 스핀들부를 회전 구동시키는 회전 구동부; 상기 스핀 척에 안착되는 웨이퍼의 상태를 영상 처리기법으로 처리하여 정상/비정상으로 센싱하는 센싱부; 및 상기 센싱부의 센싱 결과에 따라 상기 회전 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 센싱부가 상기 스핀 척에 현재 안착된 웨이퍼의 안착 상태의 영상 데이터와, 미리 입력된 웨이퍼의 정상 안착 상태의 영상 데이터를 비교 판단하여 상기 현재 안착된 웨이퍼의 안착 상태의 정상/비정상을 센싱한다.
바람직하게는, 상기 센싱부가 영상 인식 장치로 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 현재 안착된 웨이퍼의 안착 상태의 정상/비정상을 경보하는 경보부가 추가로 설치될 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 매엽식 스핀 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 설명의 편의상 종래의 부분과 동일 구성 및 동일 작용의 부분에는 동일 부호를 부여하도록 한다.
도 3은 본 발명에 의한 본 발명에 의한 매엽식 스핀 장치를 나타낸 구성도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 매엽식 스핀 장치(20)에서는 스핀 척(11)의 상부면에 일점쇄선으로 도시된 웨이퍼(1)를 고정시키기 위한 6개의 고정 핀(12)이 일정 간격을 두고 돌출하여 배치된다. 스핀 척(11)의 저부에 스핀 척(11)의 회전축인 스핀들부(13)가 수직으로 연결되고, 회전 구동부(15)가 스핀 척(11)의 고속 회전을 위한 구동력을 스핀들부(13)에 제공하도록 연결되고, 웨이퍼(1)의 안착 상태를 센싱하기 위한 센싱부(27)가 스핀 척(11)으로부터 상측으로 일정 거리만큼 이격하여 배치된다. 노즐부(도시 안됨)가 웨이퍼(1)로 케미컬이나 탈이온수를 분사시키기 위해 스핀 척(11)으로부터 상측으로 일정 거리를 두고 설치된다.
또한, 센싱부(27)로는 영상 입력 장치, 예를 들어 카메라를 이용한 영상 인식 장치가 사용될 수 있으며 웨이퍼(1)의 현재 안착 상태를 셀(Cell) 단위로 촬영하고 영상 처리기법으로 처리하여 웨이퍼(1)의 현재 안착 상태의 영상 데이터를 만든다. 이어, 미리 입력된 웨이퍼(1)의 정상 안착 상태의 영상 데이터와 웨이퍼(1)의 현재 안착 상태의 영상 데이터를 비교한다. 그 결과, 센싱부(27)가 웨이퍼(1)의 현재 안착 상태에 대한 이상 유무 신호를 제어부(19)로 전송한다.
센싱부(27)는 스핀 장치(20)에서 웨이퍼 처리를 위해 사용하는 여러 가지 유독한 케미컬의 연무(fume)에 의해 쉽게 부식되거나 오염되지 않는다. 그 결과, 센싱부(17)의 센싱 동작이 안정적이며 신뢰성이 있다.
그리고, 제어부(19)가 회전 구동부(15), 고정 핀(12), 웨이퍼 이송 장치 및 노즐을 비롯한 도시되지 않은 여러 부분의 동작을 제어하고, 센싱부(27)의 센싱 결과에 따라 스핀 척(11)의 회전을 제어시킨다. 제어부(19)는 웨이퍼의 안착 상태가 정상이면, 회전 구동부(15)를 제어하여 스핀 척(11)을 예를 들어 분당 1000~2000회로 고속 회전시키고, 웨이퍼의 안착 상태가 비정상이면, 회전 구동부(15)를 인터록(Interlock) 상태로 제어하고 아울러 경보부(28)를 제어한다. 경보부(28)는 예를 들어 경보광 발생기나 경보음 발생기를 작동시키거나 모니터부에 경보 메시지를 디스플레이시킴으로써 스핀 장치(20)의 관리자에게 인식시켜준다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 매엽식 스핀 장치의 작용을 도 4를 참조하여 설명하면, 먼저, 단계(S10)에서 본 발명의 스핀 장치(20)에서 처리될 웨이퍼(1)를 웨이퍼 이송 장치, 예를 들어 로봇 암(도시 안됨)에 의해 스핀 척(11)으로 이송하여 안착시킨다. 이를 좀 더 상세히 언급하면, 스핀 척(11)의 6개 고정핀(12)이 제어부(19)의 제어에 의해 도 2b에 도시된 바와 같이 오픈된 상태에서 상기 로봇 암이 웨이퍼(1)를 미리 정해진 위치로 이송하여 고정핀(12)에 걸쳐지게 한 후 원래의 위치로 되돌아간다. 이어, 고정핀(12)이 제어부(19)의 제어에 의해 도 2a에 도시된 바와 같이, 클로즈 상태로 전환되면, 웨이퍼(1)의 외주면이 6개 고정핀(12)에 의해 밀착 고정된다. 따라서, 웨이퍼(1)가 스핀 척(11)에 안착된다.
웨이퍼(1)의 안착이 완료되고 나면, 단계(S20)에서 센싱부(27), 예를 들어 카메라를 이용한 영상 인식 장치가 스핀 척(11) 상의 웨이퍼 안착이 정상인지 비정상적으로 안착되었는지를 센싱한다. 즉, 센싱부(27)가 스핀 척(11)에 현재 안착된 웨이퍼(1)의 안착 상태를 셀(Cell) 단위로 촬영하고 영상 처리기법으로 처리하여 웨이퍼(1)의 현재 안착 상태의 영상 데이터를 만든다. 이어, 미리 입력된 웨이퍼(1)의 정상 안착 상태의 영상 데이터와 웨이퍼(1)의 현재 안착 상태의 영상 데이터를 비교, 판단한다. 이때, 이들의 영상 데이터가 일치하면, 웨이퍼(1)의 현재 안착 상태가 정상임을 나타내는 정상 신호를 제어부(19)로 전송하고 이들의 영상 데이터가 일치하지 않으면, 웨이퍼(1)의 현재 안착 상태가 비정상임을 나타내는 비정상 신호를 제어부(19)로 전송한다.
한편, 본 발명의 센싱부(27)는 종래의 센싱부(17)와는 달리 스핀 장치(20)에서 웨이퍼 처리를 위해 사용하는 여러 가지 유독한 케미컬의 연무(fume)에 의해 쉽게 부식되거나 오염되지 않으므로 센싱부(17)의 동작이 안정화이고 신뢰성이 있다.
웨이퍼(1)의 현재 안착 상태가 판단되고 나면, 단계(S30)에서 웨이퍼(1)의 현재 안착 상태가 정상인 경우, 제어부(19)가 스핀 척(11)을 회전시키기 위해 회전 구동부(15)를 제어한다. 이에 따라, 스핀들부(13)와 스핀 척(11) 및 웨이퍼(1)가 예를 들어 시계 방향으로 분당 1000~2000회 고속 회전된다. 따라서, 웨이퍼(1)에원하는 공정을 실질적으로 처리할 수가 있다.
웨이퍼(1)의 현재 안착 상태가 비정상인 경우, 단계(S40)에서 제어부(19)가 후속 단계인 스핀 척(11)의 회전을 진행하지 않도록 하기 위해 인터록 상태로 제어한다. 따라서, 웨이퍼(1)의 현재 안착 상태가 비정상인 경우, 스핀 척(11)이 회전하지 않으므로 회전하는 스핀 척(11)에서 웨이퍼(1)가 이탈하여 파손되는 공정 사고가 방지된다. 그 결과, 매엽식 습식 장치의 내부가 파손된 웨이퍼 조각으로 오염되지 않으므로 웨이퍼 조각을 제거하기 위해 매엽식 습식 장치의 가동을 중단시키는 경우가 거의 발생하지 않는다. 이는 매엽식 습식 장치의 가동율 상승과 가져오고 생산성 향상을 가져온다.
이어, 단계(S50)에서 제어부(19)가 경보부(28)를 제어하여 예를 들어 경보광이나 경보음을 출력시키거나 스핀 장치(20)의 모니터부(도시 안됨)에 경보 메시지를 디스플레이시킨다. 따라서, 설비 관리자가 이를 인식하고 스핀 장치(20)에 적절한 조치를 신속하게 취할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 매엽식 스핀 장치는 스핀 척의 상부면에 웨이퍼를 고정시키기 위한 고정핀들이 일정 간격을 두고 돌출하여 배치되고, 스핀 척의 저부에 회전축인 스핀들부가 수직으로 연결되고, 회전 구동부가 스핀 척의 고속 회전을 위한 구동력을 스핀들부에 제공하도록 연결되고, 스핀 척에서의 웨이퍼 안착 상태를 센싱하기 위한 센싱부가 스핀 척으로부터 상측으로 일정 거리만큼 이격하여 배치된다. 센싱부로는 영상 입력 장치, 예를 들어 카메라를 이용한 영상 인식 장치가 사용될 수 있으며 웨이퍼의 현재 안착 상태를 셀(Cell) 단위로 촬영하고 영상 처리기법으로 처리하여 웨이퍼의 현재 안착 상태의 영상 데이터를 만든다. 센싱부가 미리 입력된 웨이퍼의 정상 안착 상태의 영상 데이터와 웨이퍼의 현재 안착 상태의 영상 데이터를 비교, 판단하여 웨이퍼의 현재 안착 상태에 대한 이상 유무 신호를 제어부로 전송한다. 제어부는 웨이퍼의 안착 상태가 정상이면 회전 구동부를 제어하여 스핀 척을 고속 회전시키고, 웨이퍼의 안착 상태가 비정상이면 회전 구동부를 인터록(Interlock) 상태로 제어하고 아울러 경보부를 제어하여 경보광이나 경보음을 발생시키거나 스핀 장치의 모니터부에 경보 메시지를 디스플레이시켜준다.
따라서, 본 발명은 스핀 척에 웨이퍼가 정상적으로 안착되지 않은 경우, 스핀 척을 회전시키지 않기 때문에 웨이퍼가 스핀 척으로부터 이탈하여 파손되는 공정 사고를 방지할 수 있다. 이는 스핀 장치의 가동율을 상승시키고 생산성을 향상시킨다.
또한, 본 발명의 센싱부가 스핀 장치에서 사용되는 여러 가지 유독한 케미컬의 연무(fume)에 의해 쉽게 부식되거나 오염되지 않는다. 그 결과, 센싱부의 센싱 동작이 안정적이며 신뢰성이 있다.
한편, 본 발명은 도시된 도면과 상세한 설명에 기술된 내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형도 가능함은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.

Claims (4)

  1. 웨이퍼를 고정하기 위한 고정핀들이 일정 간격을 두고 돌출하며 상기 웨이퍼를 고속 회전시키기 위한 스핀 척;
    상기 스핀 척의 회전을 위해 상기 스핀 척에 수직 연결된 스핀들부를 회전 구동시키는 회전 구동부;
    상기 스핀 척에 안착되는 웨이퍼의 상태를 영상 처리기법으로 처리하여 정상/비정상으로 센싱하는 센싱부; 및
    상기 센싱부의 센싱 결과에 따라 상기 회전 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 매엽식 스핀 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 센싱부가 상기 스핀 척에 현재 안착된 웨이퍼의 안착 상태의 영상 데이터와, 미리 입력된 웨이퍼의 정상 안착 상태의 영상 데이터를 비교 판단하여 상기 현재 안착된 웨이퍼의 안착 상태의 정상/비정상을 센싱하는 것을 특징으로 하는 매엽식 스핀 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 센싱부가 영상 인식 장치인 것을 특징으로 하는 매엽식 스핀 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 현재 안착된 웨이퍼의 안착 상태의 정상/비정상을 경보하는 경보부를 포함하는 것을 특징으로 하는 매엽식 스핀 장치.
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